1953 жылы 17 мамырда Алматы қаласында туған. Әкесі – Кемел Тоқайұлы Тоқаев (1923-1986) Ұлы Отан соғысының ардагері, белгілі жазушы, қазақ әдебиетінің детективті-шытырман оқиғалы жанрының негізін қалаушы. Шешесі – Тұрар Шабарбаева (1931-2000) Алматы шет тілдері педагогикалық институтында қызмет еткен.

Қ.К.Тоқаев 1975 жылы Мәскеу мемлекеттік халықаралық қатынастар институт бітірген. КСРО-ның Қытай Халық Республикасындағы елшілігінде диплом алдындағы тағылымдамадан өткен. 1983-1984 жылдар аралығында Бейжің лингвистика институтында тағылымдамадан өтті. 1992 жылы Ресей Федерациясы Сыртқы істер министрлігінің Дипломатиялық академиясын тәмамдады.

Еңбек жолын 1975 жылы КСРО-ның Сыртқы істер министрлігінде бастап, Кеңес Одағының Сингапур Республикасындағы елшілігіне жұмысқа жолданған. 1979 жылы КСРО Сыртқы істер министрлігінің аппаратына оралады. 1984-1985 жылдар аралығында КСРО Сыртқы істер министрлігінде қызмет атқарып, кейіннен Кеңес Одағының Қытай Халық Республикасындағы елшілігіне жіберілді. Онда 1991 жылға дейін екінші хатшы, бірінші хатшы және кеңесші лауазымдарында қызмет істейді.

1992 жылы Қазақстан Республикасының Сыртқы істер министрінің орынбасары болып тағайындалады. 1993 жылы Қазақстан Республикасының Сыртқы істер министрінің бірінші орынбасары болды. 1994 жылы еліміздің Сыртқы істер министрі болып тағайындалады. 1999 жылғы наурызда Қазақстан Республикасы Премьер-Министрінің орынбасары болды. 1999 жылғы қазанда Парламенттің келісімі бойынша Қазақстан Республикасы Президентінің Жарлығымен Премьер-Министр болып тағайындалды. 2002 жылғы қаңтарда Қазақстан Республикасының Мемлекеттік хатшысы – Сыртқы істер министрі болды. 2003-2007 жылдары – Қазақстан Республикасының Сыртқы істер министрі. Бұл қызметте жаһандық ядролық қару-жарақты таратпау үдерісіне белсенді атсалысты.

2007 жылғы қаңтарда Қазақстан Республикасы Парламент Сенатының Төрағасы болып сайланды. 2008 жылы Қазақстан Парламентінің жоғары палатасының спикері ретінде ЕҚЫҰ Парламенттік ассамблеясының вице-президенті болып сайланды.

2011 жылғы наурызда БҰҰ Бас хатшысының орынбасары, БҰҰ-ның Женевадағы бөлімшесінің Бас директоры, сондай-ақ Қарусыздану жөніндегі конференцияда БҰҰ Бас хатшысының жеке өкілі болып тағайындалды. Сонымен қатар Қарусыздану жөніндегі конференцияның Бас хатшысы лауазымын атқарды. ТМД-ның және Шанхай ынтымақтастық ұйымының Сыртқы істер министрлері кеңесінің төрағасы болып сайланды.

2013 жылғы 16 қазанда Қазақстан Республикасы Парламент Сенатының Төрағасы болып қайта сайланды.

2019 жылғы 20 наурызда Қазақстан Республикасының Президенті ретінде ант қабылдады.

2007 жылдан бастап «Нұр Отан» партиясының және осы партияның саяси кеңесі бюросының мүшесі. Қазақстан Республикасы Қауіпсіздік Кеңесінің мүшесі. Төтенше және Өкілетті Елші. Саяси ғылымдарының докторы. Дүниежүзілік гуманитарлық және жаратылыстану ғылымдары академиясының толық мүшесі. Қауіпсіздік жөніндегі Мюнхен конференциясы «Ғұламалар кеңесінің» мүшесі. Шэньчжэнь университетінің (ҚХР) және Ресей Федерациясының Сыртқы істер министрлігі Дипломатиялық академиясының құрметті профессоры. Қазақстанның халықаралық қатынастар жөніндегі кеңесінің құрметті президенті. Женева Дипломатия және халықаралық қатынастар мектебінің құрметті деканы. Ресей биографиялық қоғамының тұжырымы бойынша 2018 жылдың «Жыл адамы» лауреаттарының тізіміне енген. 13 жыл бойы Қазақстанның үстел теннисі федерациясын басқарды.

Халықаралық қатынастар мәселелеріне арналған 10 кітаптың авторы.

Қазақстан Республикасының және шет елдердің көптеген мемлекеттік наградаларымен, сондай-ақ медальдармен марапатталған.

Саламатты өмір салтын ұстанады. Көркем шығармаларды, саяси және мемуарлық бағыттағы әдебиеттерді оқығанды ұнатады.

Ажырасқан.

Ұлы – Тимур.